Исследователям из Принстонского университета и Калифорнийского технологического института (оба — США) удалось разместить микрометровые образцы одного из наиболее эффективных пьезоэлектриков на гибкой подложке из кремнийорганического материала.

Суть прямого пьезоэффекта сводится к возникновению электрической поляризации под действием механических напряжений и деформаций. Пьезоэлектрические генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую, считаются одними из наиболее перспективных кандидатов на роль носимых источников питания для электронных устройств.

Пьезоэлектрик цирконат-титанат свинца (PZT) демонстрирует прекрасную эффективность преобразования, в отдельных случаях превышающую 80%. По своим характеристикам он заметно превосходит органические полимеры. К сожалению, получение образцов PZT проходит на жесткой подложке при высокой температуре (600–700 ˚C), а на практике требуются гибкие материалы.

Авторы решили проблему создания «пьезорезины» на основе PZT. В начале процесса ученые стандартным способом получали полоски PZT толщиной 500 нм и шириной 5 мкм на подложке из оксида магния. Поле этого заготовку погружали в раствор фосфорной кислоты, под действием которой связь полосок с подложкой нарушалась. На завершающем этапе эксперимента массивы полосок переносились на гибкий образец полидиметилсилоксана (PDMS) толщиной 2,5–5 мм, при контакте с которым в дело вступали силы Ван-дер-Ваальса.

Полоски на полученной «пьезорезине» сохраняли порядок расположения и цельность. Как утверждают авторы, им удалось перенести в опытах более 95% всех полосок на PDMS и разместить их на площади в 1 см².

Изображения полосок PZT на подложке из оксида магния (слева) и PDMS (иллюстрация из журнала Nano Letters)

Полная версия отчета опубликована в журнале Nano Letters.